農(nóng)田土壤磷素的時(shí)空變異及形態(tài)轉(zhuǎn)化特征研究.pdf

1、研究農(nóng)田土壤有效磷的時(shí)空變異特征可為作物生產(chǎn)合理施肥和識(shí)別農(nóng)業(yè)面源磷污染重點(diǎn)控制區(qū)提供科學(xué)依據(jù)。采用磷的連續(xù)提取方法，通過(guò)現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析手段，可以更好地認(rèn)識(shí)土壤中各種形態(tài)磷素的分布與變化特征，可以從理論和實(shí)踐上為調(diào)節(jié)土壤磷素平衡，合理施用磷肥提供依據(jù)。 本文以江蘇省如皋市為例，分析土壤樣品中有效磷(1980年、1997年、2003年)和全磷(1982年、2002年)含量，結(jié)合GIS技術(shù)分析不同年代的空間分布和變化情況，并聯(lián)系當(dāng)?shù)氐?/p>

2、土壤類(lèi)型和質(zhì)地，以及當(dāng)?shù)氐耐恋乩煤凸芾矸绞?、施肥方式等分析這些變化產(chǎn)生的原因。在此基礎(chǔ)上選取典型土壤類(lèi)型，進(jìn)行土壤耕層和剖面土壤磷形態(tài)分析，研究不同土壤類(lèi)型耕層和剖面上磷素的形態(tài)分布及轉(zhuǎn)化特征。結(jié)論如下： 1．自1982至1997再至2002年的20a間，有效磷在空間分布上有一定的變化，隨時(shí)間整體呈持續(xù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，三個(gè)年代各土系速效磷平均值分別為3.51 mg kg<'-1>、6.73 mg kg<'-1>、12.43 mg

3、kg<'-1>，但不同類(lèi)型的變異特征有所差別。南部的壤質(zhì)云母混合型熱性石灰淡色潮濕雛形土(營(yíng)防系)1982年至1997年出現(xiàn)下降但近年來(lái)有一定回升，其余土系在各個(gè)時(shí)段內(nèi)呈現(xiàn)不同程度地上升。其中，由江淮沖積物發(fā)育而成的、分布于中西部的、質(zhì)地較粗的砂質(zhì)云母混合型熱性石灰淡色潮濕雛形土(磨頭系和桃園系)近年來(lái)與其他土系比較增長(zhǎng)趨緩，由江淮沖積物發(fā)育而來(lái)的分布于東北部的東陳系(壤質(zhì)混合型熱性砂質(zhì)水耕暗色潮濕雛形土)和由淺湖相沖積物發(fā)育而成的分布

4、于西北部的搬經(jīng)系(壤質(zhì)混合型熱性水耕暗色潮濕雛形土)近年來(lái)增長(zhǎng)較快。 2．總的來(lái)說(shuō)，盡管兩個(gè)時(shí)期全磷在空間分布上有一定變化，但總體上保持上升趨勢(shì)，兩個(gè)年代全磷的平均值分別為0.72 g kg<'-1>和0.84 g kg<'-1>。1982年和2002年全市全磷含量均表現(xiàn)為東部的白蒲系(壤質(zhì)云母型熱性普通簡(jiǎn)育水耕人為土)和南部的長(zhǎng)青沙系(粘質(zhì)水云母型熱性石灰淡色潮濕雛形土)、張黃港系(壤質(zhì)云母混合型熱性石灰淡色潮濕雛形土)和郭

5、園系(云母混合型普通簡(jiǎn)育干潤(rùn)雛形土)相對(duì)較高，而中西部的磨頭系和桃園系則相對(duì)較低。20年來(lái)，東陳系的增量較大，而白蒲系和郭園系的增長(zhǎng)不顯著。 3．造成這些時(shí)空變異的主要因素有施肥管理、土地利用方式的改變和土壤性質(zhì)等，其中，施肥管理是20年來(lái)如皋市土壤有效磷和全磷變化的主要原因。另外，從全市20a來(lái)有效磷演化趨勢(shì)擬合的方程經(jīng)過(guò)計(jì)算表明，按目前的增長(zhǎng)趨勢(shì)，大約經(jīng)過(guò)24a，土壤中有效磷含量有可能達(dá)到對(duì)水體產(chǎn)生危害性的臨界值。

6、 4．實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，20年來(lái)如皋市農(nóng)田耕層土壤磷素組成均以鈣結(jié)合態(tài)磷(H<,2>SO<,4>-P)為主，各形態(tài)磷占全磷比例大小依次為鈣結(jié)合態(tài)的磷(H<,2>SO<,4>-P)>殘?jiān)鼞B(tài)P(Residual P)>鐵、鋁結(jié)合態(tài)的磷(NaOH-P<,i>)、有機(jī)結(jié)合態(tài)的磷(NaOH-P<,o>)>水溶交換態(tài)的磷(NH<,4>Cl-P)。NaOH-P<,i>和NaOH-P<,o>的含量和占全磷比例在各土系均顯著增長(zhǎng)，這說(shuō)明20a來(lái)土壤中盈余的

7、磷有相當(dāng)部分轉(zhuǎn)化成了鐵、鋁結(jié)合態(tài)的磷和有機(jī)結(jié)合態(tài)的磷。同時(shí)，NaOH-P<,i>不僅是土壤中有效磷的源還是施入土壤中盈余磷的匯。 5．從相關(guān)分析結(jié)果看：1982年，H<,2>SO<,4>-P和NaOH-P<,i>與有效磷(NaHCO<,3>-P)相關(guān)顯著，它們是土壤的有效磷源；2002年，NaOH-P<,i>與有效磷顯著相關(guān)，是土壤的有效磷源。NaOH-P<,i>與NaOH-P<,o>、NaOH-P<,o>和殘?jiān)鼞B(tài)P顯著相關(guān)，

8、它們之間有著明顯的轉(zhuǎn)化關(guān)系。從通徑分析的結(jié)果看：在1982年，各形態(tài)磷對(duì)有效磷的相對(duì)重要性依次為NaOH-P<,i>>H<,2>SO<,4>-P>殘?jiān)鼞B(tài)P>NaOH-P<,o>；鐵、鋁結(jié)合態(tài)的磷和鈣結(jié)合態(tài)的磷是影響有效磷的主要因素。NaOH-P<,o>和殘?jiān)鼞B(tài)P均可在不同程度上通過(guò)直接影響NaOH-P<,i>而間接影響有效磷的含量。到了2002年，各形態(tài)磷對(duì)有效磷的相對(duì)重要性依次為NaOH-P<,i>>NaOH-P<,o>>H<,2>S

9、O<,4>-P>殘?jiān)鼞B(tài)P；NaOH-P<,i>和NaOH-P<,o>是影響有效磷的主要因素。NaOH-P<,o>和殘?jiān)鼞B(tài)P均可在不同程度上通過(guò)直接影響NaOH-P<,i>而間接影響有效磷的含量。 6．不同類(lèi)型土壤中全磷和有效磷在剖面上的變異有一定差異。四個(gè)潮濕雛形土剖面(搬經(jīng)系、磨頭系、長(zhǎng)青沙系和東陳系)耕層土壤全磷和有效磷的變化趨勢(shì)是，耕層土壤含量最高，隨土壤深度的加深，先下降稍后趨于平緩。水耕人為土剖面(白蒲系)全磷和有效磷

10、的垂直變異極為相似，均呈表層高，中間低，底層又升高的特征。 7．五種土壤類(lèi)型上NaOH-P<,i>和NaOH-P<,o>的含量和占全磷比例分布特征總體表現(xiàn)為耕層最高，以下各層均低于耕層。而在土壤剖面的耕層以下各層次中，土壤磷素組成以H<,2>SO<,4>-P和殘?jiān)鼞B(tài)P為主，幾乎都在90％以上，靠近底部的層次甚至能達(dá)到99％以上。 8．據(jù)本文的研究結(jié)果，建議可適當(dāng)減少水稻生長(zhǎng)季磷肥的施用量，使作物利用土壤中累積的NaOH-